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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Rollen- oder Pufferspeicher gemäß Oberbegriff
Patentanspruch 1.
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Rollen-
der Pufferspeicher für
bahnförmige Flachmaterialien,
insbesondere auch für
bahnförmige
Verpackungsmaterialien oder -folien sind bekannt und dienen in Anlagen
zur Verarbeitung des Flachmaterials, beispielsweise in Verpackungsanlagen
dazu, durch Zwischenspeicherung jeweils einer variablen Länge des
Flachmaterials eine vorgegebene Bahnspannung aufrechtzuerhalten.
Derartige Pufferspeicher umfassen dann wenigstens zwei Rollenregister,
die beispielsweise mehrere parallel zueinander und im Abstand voneinander
angeordnete Rollen aufweisen, welche in den Rollenregistern frei
drehbar gelagert sind und über
die das Flachmaterial unter Bildung mehrerer Schlaufen geführt ist.
Die Rollenregister sind relativ zueinander beweglich angeordnet, d.
h. ein Rollenregister ist beispielsweise fest vorgesehen und das
andere Rollenregister ist zumindest in einer Achsrichtung radial
zur Drehachse der Rollen beweglich, beispielsweise schwenkbar. Zum
Spannen des Flachmaterials zwischen den Rollenregistern ist wenigstens
ein als Feder wirkendes Element vorgesehen, welches bei bekannten
Pufferspeichern u. a. von wenigstens einer Kolben-Zylinder-Anordnung
(Pneumatikzylinder) mit wenigstens einem Zylinderraum gebildet ist,
der mit dem Arbeitsdruck eines kompressiblen Fluids in Form von
Druckluft beaufschlagbar ist, sodass die Kolben-Zylinder-Anordnung
als Gas- oder Druckluftfeder
wirkt.
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Nachteilig
ist bei diesen bekannten Pufferspeichern u. a., dass bei einer eventuellen
Störung und
speziell auch bei einem Reißen
des bahnförmigen
Flachmaterials weiterhin der volle Arbeitsdruck im Zylinderraum
wirksam ist, sodass sich das bewegliche Rollenregister, welches
durch das gerissene Flachmaterial nicht mehr zurückgehalten wird, mehr oder
weniger schlagartig in die Endposition seines möglichen Bewegungs- oder Schwenkhubes
bewegt, was u. a. mit eine erhebliche Verletzungsgefahr für das Bedienungspersonal
bedeutet.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Rollen- oder Pufferspeicher aufzuzeigen,
der diesen Nachteil vermeidet und eine wesentlich verbesserte Betriebssicherheit
besitzt. Zur Lösung
dieser Aufgabe ist ein Rollen- oder Pufferspeicher entsprechend
dem Patentanspruch 1 ausgebildet.
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Die
Besonderheit des erfindungsgemäßen Pufferspeichers
besteht darin, dass in einem ersten Zustand einer ersten Steuerventilanordnung,
d. h. während
des normalen Betriebes der wenigstens eine Zylinderraum der wenigstens
einen Kolben-Zylinder-Anordnung
mit einer Einrichtung zur Bereitstellung des Arbeitsdruckes verbunden
ist, die erste Steuerventilanordnung im Falle eines Maschinenstillstandes
und/oder einer Störung
in einen zweiten Zustand schaltbar ist, in dem sie nicht nur die
Verbindung des wenigstens einen Zylinderraums zu der Einrichtung
zum Bereitstellen des Arbeitsdruckes unterbricht, sondern auch das
in dem wenigstens einen Zylinderraum vorhandene Volumen des Fluids
oder Druckmediums dort einsperrt.
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Zugleich
erfolgt eine Reduzierung des Druckes in dem wenigstens einen Zylinderraum
auf einen Restdruck deutlich unterhalb des Arbeitsdruckes. Dieser
Restdruck beträgt
beispielsweise nur 30–40%
des Arbeitsdruckes. Dabei ist wesentlich, dass der Restdruck in
Abhängigkeit
der Masse des Schwenkarmes des Rollen- oder Pufferspeichers eingestellt
wird.
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Die
Reduzierung des Druckes auf den Restdruck erfolgt über ein
Entlastungsventil, welches bevorzugt ebenfalls mit der ersten Steuerventilanordnung
geschaltet wird und welches so ausgebildet ist, dass es bei einem
Druck oberhalb des Restdruckes öffnet
und die Entlastung beispielsweise durch Entlüftung zur Atmosphäre bewirkt,
bei einem Druck sperrt, der gleich oder kleiner ist als der vorgegebene Restdruck.
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Bei
einem Maschinenstillstand und/oder im Falle einer Störung ist
durch den Restdruck eine nur sehr geringe, aber für die Aufrechterhaltung
eines ordnungsgemäßen Verlaufs
des Flachmaterials durch den Pufferspeicher ausreichende Spannung des
Flachmaterials erreicht. Durch das Einsperren des Druckmediums im
Zylinderraum und durch die Verwendung des Entlastungsventils, welches
beispielsweise ein auf den Restdruck eingestelltes Sicherheitsventil
ist, wird auch erreicht, dass bei einem Reißen des bahnförmigen Flachmaterials
und bei der hierdurch auftretende Entlastung des beweglichen Rollenregisters
zwar eine geringfügige
Bewegung dieses Rollenregisters durch die als Gas- oder Druckluftfeder
wirkende Kolben-Zylinder-Anordnung
erfolgt, der Weg dieser Bewegung sowie die hierbei von der Kolben-Zylinder-Anordnung
ausgeübte
Kraft sind aber äußerst gering,
und zwar insbesondere wegen der Expansion des im Zylinderraum eingesperrten
Druckmediums und der damit einhergehenden weiteren Reduzierung des
Druckes unterhalb des Restdruckes.
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Weiterbildungen,
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich
dargestellten Merkmale für
sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung,
unabhängig
von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu
einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 in
einer vereinfachten Funktionsdarstellung einen Rollen- oder Pufferspeicher
gemäß der Erfindung
für ein
bahnförmiges
Flachmaterial mit zugehöriger
Pneumatik und Steuerung;
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2 in
vereinfachter Funktionsdarstellung die beiden Rollenregister des
Puffer-Speichers der 1 zusammen mit dem zwischen
diesen Rollenregistern gespannten Flachmaterial.
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In
den Figuren ist 1 ein Rollen- oder Pufferspeicher zum Zwischenspeicher
einer Länge
eines durch diesen Pufferspeicher 1 geführten bahnförmigen Flachmaterials 2.
Letzteres ist beispielsweise ein Verpackungsmaterial oder eine Verpackungsfolie.
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Der
Pufferspeicher 1 ist dann z. B. Bestandteil einer Anlage
zum Verpacken von Gegenständen und
in dieser Anlage in Vorschub- oder Förderrichtung A des Flachmaterials 2 einer
Verpackungsmaschine vorausgehend angeordnet.
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Der
Pufferspeicher 1 besteht im Wesentlichen aus zwei Rollenregistern 3 und 4,
von denen das Rollenregister 3 fest und das Rollenregister 4 relativ
zum Rollenregister 3 beweglich ist. Bei der dargestellten
Ausführungsform
ist das Rollenregister 4 an einem Schwenkrahmen 5 vorgesehen,
der über ein
Gelenk 6 an einem Rahmenelement 7 des Pufferspeichers 1 angelenkt
ist, und zwar schwenkbar um eine Achse parallel zu den Oberflächenseiten
des durch den Pufferspeicher 1 geführten Flachmaterials 2 und
senkrecht zur Längserstreckung
dieses Materials bzw. senkrecht zur Lauf- und Förderrichtung A. Zum Spannen
des Flachmaterials 2 zwischen den Rollenregistern 3 und 4 durch
Schwenken des Schwenkarmes 5 um die Achse des Gelenks 6 (Pfeil B)
ist ein Pneumatikzylinder 8 vorgesehen, der zwischen einem
radial zur Achse des Gelenks 6 orientierten Ausleger 5.1 des
Schwenkrahmens 5 und einem Rahmenelement 9 des
Pufferspeichers 1 wirkt. Der Pneumatikzylinder 8 ist
hierfür
mit seiner Kolbenstange 8.1 an dem Ausleger 5.1 und
mit seinem Zylinder 8.2 an dem Rahmenelement 9 angelenkt. Durch
Beaufschlagen des Zylinderraumes 10 des Pneumatikzylinders 8 mit
dem Druck eines kompressiblen Fluids oder Druckmediums, z. B. mit
Druckluft wirkt der Pneumatikzylinder 8 im Sinne eines Schwenkens
des Schwenkrahmens 5 aus der in der 1 dargestellten
Ausgangslage in Richtung des Pfeils B um die Achse des Gelenks 6 nach
oben. Durch Entlastung oder Entlüftung
des Zylinderraumes 10 gelangt der Schwenkrahmen 5 aufgrund
seines Eigengewichtes in seine in der 1 dargestellte horizontale
oder im Wesentlichen horizontale Ausgangslage zurück.
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Jedes
Rollenregister 3 und 4 besteht aus mehreren Rollen 11 bzw. 12,
die an Lagerelementen beidendig frei drehbar gelagert sind, und
zwar derart, dass die Rollen 11 und 12 mit ihren
Achsen parallel zueinander sowie parallel zur Achse des Gelenks 6 orientiert
sind, die Rollen 11 des Rollenregisters 3 sowie
auch die Rollen 12 des Rollenregisters 4 jeweils voneinander
beabstandet sind. Weiterhin sind die Rollen 11 und 12 an
den Rollenregistern 3 und 4 bzw. an den dortigen
Lagerelementen 13 so angeordnet, dass in der Ausgangsstellung
des Schwenkrahmens 5 in Längsrichtung des Flachmaterials 2 jeweils
eine Rolle 12 mit einer Rolle 11 abwechselt und
sich die Rollen 12 des Rollenregisters 4 auf einem
Niveau unterhalb der Rollen 11 des Rollenregisters 3 befinden. Durch
diese Anordnung der Rollen 11 und 12 in der unteren
Stellung bzw. Ausgangsstellung des Schwenkrahmens 5 ist
ein besonders einfaches Einfädeln
des bahnförmigen
Flachmaterials durch den Pufferspeicher 1 möglich. Die
Rollen 11 und 12 sind jeweils walzenartig an die
Breite des bahnförmigen Flachmaterials 2 angepasst.
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Die
Lagerelemente für
die Rollen 12 des beweglichen Rollenregisters 4 bzw.
für Achsen
dieser Rollen sind bei der dargestellten Ausführungsform von Verlängerung 5.2.1 zweier
Arme 5.2 gebildet, die die Rollen 12 zwischen
sich aufnehmend in einer Achsrichtung zur Zeichenebene der 1 gegeneinander
versetzt vorgesehen sind und die den das Rollenregister 4 aufweisenden
Teil des Schwenkrahmens 5 bilden. Die Lagerelemente für die Rollen 11 sind
mit 13 bezeichnet.
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Während des
normalen Betriebes ist der Zylinderraum 10 des Pneumatikzylinders 8 mit
dem Arbeitsdruck des kompressiblen Fluids (z. B. Druckluft) in der
Größenordnung
von 2–3
bar beaufschlagt, sodass der Schwenkarm 5 aus seiner Ausgangsstellung
geschwenkt und das bahnförmige
Flachmaterial zwischen den Rollenregistern 3 und 4 gespannt
geführt
ist. Der Pneumatikzylinder 8 wirkt somit als Gasfeder,
die den Schwenkrahmen 5 in Richtung des Pfeils B vorspannt.
Die im Pufferspeicher 1 jeweils gespeicherte Länge des
Flachmaterials 2 ist durch Schwenken des Schwenkrahmens 5 durch
diese Gasfeder oder gegen die Wirkung dieser Gasfeder veränderbar.
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Während des
normalen Betriebs sind der Pufferspeicher 1 sowie insbesondere
auch der Schwenkrahmen 5 und dessen Bewegungsraum durch
eine Schutzeinrichtung 15 zugangsgeschützt, die vor Inbetriebnahme
der Anlage bzw. des Pufferspeichers 1 sowie insbesondere
auch vor Beaufschlagung des Zylinderraumes 10 mit dem Arbeitsdruck
durch geeignete, beispielsweise pneumatische Verriegelungseinrichtungen
verriegelt wird.
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Eine
Besonderheit des Pufferspeichers 1 besteht darin, dass
bei einem Maschinenstilltand, beispielsweise bei einem Abschalten
der Anlage zum Verarbeiten des Flachmaterials 2, bei einer
Störung, insbesondere
auch bei einem Reißen
des bahnförmigen
Flachmaterials 2, bei einem Wechsel dieses Materials usw.
das Druckmedium in dem Zylinderraum 10 eingesperrt und
dann der Druck dieses Druckmediums im Zylinderraum 10 auf
einen Restdruck abgesenkt wird, der deutlich unter dem Arbeitsdruck
liegt, aber noch ausreicht, den Schwenkrahmen 5 gegen sein
Eigengewicht in einer Schwenkstellung zu halten, die der Schwenkstellung
des Schwenkrahmens 5 vor dem Maschinenstillstand oder der
Störung
entspricht und in der das durch die Rollenregister 3 und 4 geführten Flachmaterial
noch einigermaßen
gespannt ist, d. h. beispielsweise noch so gespannt ist, dass das
Flachmaterial zwischen den Rollen 11 und 12 gerade
noch plan oder im Wesentlichen plan verläuft.
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Diese
Steuerung des Pufferspeichers 1 bzw. des Pneumatikzylinders 8 hat
erhebliche Vorteile, insbesondere auch hinsichtlich einer entscheidenden Verbesserung
der Betriebssicherheit sowie einer vereinfachten Handhabung des
Pufferspeichers 1. Durch das Einsperren des Druckmediums
im Zylinderraum 10 und durch das Absenken des dortigen Druckes
bei einem Maschinenstillstand oder bei einer Störung auf den sehr viel kleineren
Restdruck wird zunächst
ein unerwünschtes
und auch die Gefahr von erheblichen Verletzungen bedingtes Hochschnellen
des Schwenkrahmens 5 im Falle eines Reißens oder Entfernens des bahnförmigen Flachmaterials
verhindert. Weiterhin werden aber durch den Restdruck im Zylinderraum 10 der
Schwenkrahmen 5 und das Rollenregister 4 in einer
Schwenkstellung gehalten, sodass in dieser Stellung der Verlauf
des Flachmaterials 2 durch die Rollenregister 3 und 4 überprüft werden
kann. Der Restdruck ist bevorzugt auch so eingestellt, dass bei
einem Reißen
des Flachmaterials und bei der dabei erfolgenden Entlastung des
Schwenkarmes 5 sowie Vergrößerung des Zylinderraumes 10,
der Restdruck noch weiter gesenkt wird, beispielsweise auf einen
Wert von 0,5 bar. Die Schwenkstellung, die der Schwenkrahmens 5 dann
aufgrund seines Eigengewichtes einnimmt, unterscheidet sich dann
nur geringfügig
von der Schwenkstellung, die der Schwenk rahmen 5 vor dem Reißen des
bahnförmigen
Flachmaterials 2 eingenommen hatte, ein Hochschnellen des
Schwenkrahmens 5 ist also wirksam verhindert.
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Durch
den Restdruck wird weiterhin ein unerwünschtes, selbsttätiges Schwenken
des Schwenkrahmens 5 in seine untere Ausgangsstellung vermieden.
Der Verlauf, den das Flachmaterial vor dem Maschinenstillstand bzw.
einer Störung
innerhalb des Pufferspeichers 1 aufwies, wird beibehalten.
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Erfolgt
das Reduzieren des Druckes im Zylinderraum 10 durch Entlüften über ein
Entlastungs- oder Sicherheitsventil, welches beim einem Druck oberhalb
des angestrebten Restdrucks öffnet
und bei dem Restdruck sowie bei einem Druck unterhalb dieses Restdruckes
sperrt, so besteht ferner die Möglichkeit,
den Schwenkrahmen 5 manuell in Richtung auf seine untere
Ausgangslage nach unten zu drücken,
beispielsweise für
das Einfädeln
des Flachmaterials 2.
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Zur
Steuerung des Pneumatikzylinders 8 ist eine Steuereinrichtung 16 vorgesehen,
die in einer den Zylinderraum 10 mit einer Quelle für das Druckmedium
(z. B. Druckluft) verbindenden Leitung oder Verbindung in Serie
aufweist:
- – Einen
vorzugsweise einstellbaren Druckregler 17,
- – ein
erstes Mehrwege-Steuerventil 18,
- – ein
zweites Mehrwege-Steuerventil 19,
- – eine
Drossel 20 sowie
- – ein
Rückschlagventil 21,
welches parallel zur Drossel 20 angeordnet ist und für eine Strömung aus
dem Zylinderraum 10 öffnet
und für
eine Strömung
in entgegengesetzter Richtung sperrt, wodurch die Strömung über die
Drossel geführt
wird.
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Im
normalen Betrieb, d. h. bei über
den Pneumatikzylinder 8 zwischen den Rollenregistern 3 und 4 gespanntem
Flachmaterial 2 sind die Steuerventil 18 und 19 so
geschaltet, dass der Zylinderraum 10 über diese Ventile und die Drossel 20 mit
dem am Ausgang des Druckreglers 17 anstehenden konstanten
Arbeitsdruck beaufschlagt wird. Durch entsprechende Steuerung des
Steuerventils 18 besteht dann auch die Möglichkeit,
bei geschlossener Schutzeinrichtung 15 den Zylinderraum 10 über das
Rückschlagventil 21,
das Steuerventil 19 und eine über das Steuerventil 18 geöffnete Entlüftungsleitung 22 bzw. über eine
in dieser Entlüftungsleitung
vorgesehenen Drossel/Rückschlagventil-Kombination 23 und ein
Entlüftungsfilter 24 zu
entlüften,
um den Schwenkrahmen 5 beispielsweise zum Einführen oder
Einfädeln
einer neuen Bahn des Flachmaterials 2 in die untere Ausgangsstellung
zu schwenken oder aber die Bahn des Flachmaterials 2 im
Bereich des Pufferspeichers 1 vollständig zu entlasten bzw. den
Pufferspeicher 1 wirkungsmäßig aus der Anlage zu entfernen.
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Bei
einem Maschinenstillstand oder einer Störung oder vor einem Öffnen der
Schutzeinrichtung 15 wird das Steuerventil 19 so
geschaltet, dass es die Verbindung zum Steuerventil 18 trennt
und den Zylinderraum 10 im Wesentlichen über das
Rückschlagventil 21 mit
einem Entlastungs- oder Sicherheitsventil 25 verbindet,
welches ein Entlasten oder Entlüften des
Zylinderraumes 10 auf den Restdruck be wirkt, auf welchen
das Sicherheitsventil 25 eingestellt ist, beispielsweise
auf den Restdruck von etwa 1 bar.
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Um
auch bei einer eventuellen Störung
der das Druckmedium bereitstellenden Quelle oder in der Druckmedium-Zuführung den
Restdruck im Zylinderraum 10 aufrechtzuerhalten, ist das
Steuerventil 19 beispielsweise pneumatisch ansteuerbar.
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Die
Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben.
Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind,
ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke
verlassen wird.
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- 1
- Pufferspeicher
- 2
- bahnförmiges Flachmaterial
- 3,
4
- Rollenregister
- 5
- Schwenkrahmen
- 5.1
- Ausleger
- 5.2
- Arm
des Schwenkrahmens
- 5.2.1
- Verlängerung
des Armes 5.2
- 6
- Gelenk
- 7
- Maschinenrahmen
- 8
- Pneumatikzylinder
- 8.1
- KOLBENSTANGE
- 8.2
- Zylinder
- 9
- Maschinenrahmen
- 10
- Zylinderraum
- 11,
12
- Rolle
bzw. Walze
- 13
- Lagerelement
- 15
- Schutz-
oder Sperreinrichtung
- 16
- Steuereinrichtung
- 17
- Druckregler
- 18,
19
- Steuerventil
- 20
- Drossel
- 21
- Rückschlagventil
- 22
- Entlüftungsleitung
- 23
- Drossel/Rückschlagventil-Anordnung
- 24
- Entlüftungsfilter
- 25
- Sicherheitsventil
- A
- Bewegungs-
oder Vorschubrichtung des bahnförmigen
Flachmaterials 2
- B
- Schwenkbewegung
des Schwenkrahmens 5